発展例題15 気体の燃焼
問題 231
0.50molのメタン CH4 と2.5molの酸素 O2 を 5.0Lの容器に入れた。 容器内で電気火
花を飛ばしてメタンを完全燃焼させたのち, 容器の温度を17℃に保った。 容器内の全圧
は何Pa になるか。 ただし, 生じた水の体積および水蒸気圧は無視できるものとする。
考え方
化学反応式を書き, 反応後
の気体の全物質量を求める。
このとき, 水は液体であり,
水蒸気圧は無視できるので,
水の物質量は考えない。
全圧は,気体の状態方程式
PV=nRT から求める。
解答
メタンの完全燃焼は次の化学反応式で表される。
CH4+202 CO2+2H2O
→
0.50mol の CH』 がすべて反応し, CO2 が 0.50mol 生成する。 ま
た 02 は2.5mol-0.50mol×2=1.5mol残るので、燃焼後の混
合気体の全物質量は0.50mol+1.5mol=2.0mol となる。
したがって, 混合気体の全圧は、 気体の状態方程式から、
nRT 2.0mol×8.3×10 Pa・L/(K・mol) × (273+17)K
5.0L
P=
1X (=9.6×105 Pa